未来10年智能传感器市场将面临怎样的发展趋势?

未来10年智能传感器市场将面临怎样的发展趋势?,第1张

您好!谈下我对未来十年智能传感器市场的发展趋势的认识

趋势一:传感器进一步微型化,集成化提高

趋势二:传感器内嵌处理器占比加大(DSP或MCU等)

趋势三:智能传感器接口方式进一步由模拟转数字

趋势四:永无止境的追求更低功耗

趋势五:传感器自组网技术(Mesh)

趋势六:多模态传感器数据融合

趋势七:新传感材料应用突破性能瓶颈

趋势八:传感器制造工艺改进降本增效

趋势九:传感器市场需求随AI落地加速增长

趋势十:更多优质资本青睐智能传感器产业

趋势十一:各国政策倾斜,出台相关支持智能传感器规划计划

趋势十二:行业协会和标准组织加速输出相应技术规范

趋势十三:B端C端各行业加载智能传感器的产品遍地开花,创新应用层出不穷

个人观点供参考,欢迎交流讨论,谢谢!

很有前途的行业

讲到智能传感器,让我想到了当时的胎压监测装置,目前国家政策强制安装胎压监测装置,从这里已经看出传感器的市场是一片开阔地了。其实不光是胎压监测装置,很多领域都会应用到传感器,例如电动机,航空以及新能源 汽车 领域都会应用到传感器,所以未来几年应该是传感器飞速发展的黄金时期。

智能传感器行业迅速发展 多地已开展产业布局



智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。与一般传感器相比,智能传感器具有以下三个优点:通过软件技术可实现高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的编程自动化能力;功能多样化。

新思界 产业研究 中心发布的 《2019-2023年智能传感器行业深度市场调研及投资策略建议报告》 显示,2019年,全球智能传感器行业市场规模接近350亿美元,未来几年,随着智能制造、物联网、车联网等相关行业的发展,全球对智能传感器产品的需求将快速增长,预计2025年,全球智能传感器市场规模接近900亿美元,年均复合增速接近20%。 随着全球智能传感器及下游行业的快速发展,中国多个城市已开始在智能传感器领域开展产业布局。 2019年8月24日,重庆市传感器特色产业基地正式揭牌,产业基地位于北碚区歇马小湾,规划建设面积约424平方公里,以工业、科研、其他商务设施等产业用地为主。该区域将依据《北碚区传感器产业发展规划(2020-2025年)》,围绕北碚区传感器产业、技术、智力资源富集区域,作为传感器产业发展的主战场,与新能源 汽车 、物联网、 汽车 电子、仪器仪表、新材料等重点产业联动,打造西南高端智能传感器产业园。 2019年10月,“陕西省智能传感器产业园”授牌,产业园落户宝鸡,项目计划总投资20亿元,规划占地198亩,总建筑面积13万平方米,分为孵化园、 科技 园、产业园3个片区建设。其中,产业园规划建设83万平方米多层标准化电子厂房,配套建设3000平方米超净车间、体验中心、创新中心和西北最大的封装检测中心,重点引进50户以上,在力敏、光敏、磁敏、气敏、惯性等方面具有领先技术和核心 科技 的新型传感器企业,全面培育“设计+制造+封装+测试+整机产品+应用集成”的智能传感器产业链,力争到2025年建成国家传感器产业示范基地。目前,产业园已破土动工,计划2020年10月竣工投用,孵化园和 科技 园的厂房已经建成。 2019年11月,中国(郑州)智能传感谷规划正式发布,明确提出“经过3-5年发展,郑州市智能传感器产业基本呈现技术先进、应用繁荣、产业链完善的产业生态系统,打造中国(郑州)智能传感谷,成为全国重要的特色智能传感器产业基地,建成国际知名的智能传感器应用示范城市。”规划还提出,以郑州高新区为核心,谋划3至4平方公里的智能传感器产业小镇,打造智能传感器材料、智能传感器系统、智能传感器终端“三个产业集群”,发展环境传感器、智能终端传感器、 汽车 传感器“三个特色产业链”,推动郑州市智能传感器产业规模化、特色化、差异化、高端化发展。到2025年打造千亿级产业集群,郑州市智能传感器产业相关规模达到1000亿元,利税150亿元。 未来在物联网、大数据、智能制造、工业互联网等行业迅速发展的背景下,智能传感器行业市场需求将保持快速增长态势,未来市场需求空间巨大,将有更多的城市和企业参与到智能传感器行业的发展中,市场竞争将更加激烈,企业需要把握住方向提前布局,才能在智能传感器产业的发展中占据一席之地,并在智能传感器中占据“制高点”。

未来10年智能传感器市场将会爆发式的增长,这主要是由市场需求决定的,未来将会对智能传感器的需求越来越大,现在都在讲万物互联,就是说我们身边的每个东西都会联接入网,就需要更多传感器,能够智能的分析收集到的数据,然后再进行处理,这样可以积累更多的资源,减少人力或者物力的支出!

一个ok

现代化工业和电子信息产业快速发展,带动了传感器市场,传感器在很多行业中的专用电子设备快速增长,所以对传感器有大量需求,未来市场很大,也是很好的发展机遇。

个人认为,由于通信技术、互联网技术等方面的成熟,智能家居领域未来也会因为基础条件的成熟而水涨船高,越来越多的人会享受到智能家居带来的便利性,思想的改变、基础设施的成熟。。。这些都不断推动智能家居的步伐,而智能家居的重要部件之一就是智能传感器,这样智能传感器也会越来越盛行,未来可期的。

另外该器件不光用于智能家居,在工业40、智能电力等众多领域,它也会变得越来越重要。在这些背景的推动下,只会让它在未来越来越重要,占据越来越重要的位置。总之我对该器件和该领域充满了信息,相信它也会慢慢改变人们的生活方式的!

气体传感器是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内。从本质上讲,气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快速的测量
气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前,气体的采样方式主要是通过简单扩散法,或是将气体吸入检测器。
简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器,产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢,所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流,所以在气流大小和流速经常变化的情况下,这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离,距离的长短主要是根据传感器的设计,但采样线较长会加大测量滞后时间,该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物,如SiH4以及大多数生物溶剂,气体和汽化物样品量可能会因为其吸附作用甚至凝结在采样管壁上而减少。
气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。
1 主要特性
11 稳定性
稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。
12 灵敏度
灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或最低爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性。
13选择性
选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。
14抗腐蚀性
抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。
气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到最优。
2 主要原理及分类
通常以气敏特性来分类,主要可分为:半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。
21 半导体气体传感器
半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。
自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器已经成为当前应用最普遍、最具有实用价值的一类气体传感器,根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。
电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器,是一种用金属氧化物薄膜(例如:Sn02,ZnO Fe203,Ti02等)制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须工作于高温下、对气味或气体的选择性差、元件参数分散、稳定性不够理想、功率要求高当探测气体中混有硫化物时,容易中毒。现在除了传统的SnO,Sn02和Fe203三大类外,又研究开发了一批新型材料,包括单一金属氧化物材料、复合金属氧化物材料以及混合金属氧化物材料。这些新型材料的研究和开发,大大提高了气体传感器的特性和应用范围。另外,通过在半导体内添加Pt,Pd,Ir等贵金属能有效地提高元件的灵敏度和响应时间。它能降低被测气体的化学吸附的活化能,因而可以提高其灵敏度和加快反应速度。催化剂不同,导致有利于不同的吸附试样,从而具有选择性。例如各种贵金属对Sn02基半导体气敏材料掺杂,Pt,Pd,Au提高对CH4的灵敏度,Ir降低对CH4的灵敏度;Pt,Au提高对H2的灵敏度,而Pd降低对H2的灵敏度。利用薄膜技术、超粒子薄膜技术制造的金属氧化物气体传感器具有灵敏度高(可达10-9级)、一致性好、小型化、易集成等特点。
非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量而变化,主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。其中,MOSFET气体传感器工作原理是挥发性有机化合物(VOC)与催化金属(如钮)接触发生反应,反应产物扩散到MOSFET的栅极,改变了器件的性能。通过分析器件性能的变化而识别VOC。通过改变催化金属的种类和膜厚可优化灵敏度和选择性,并可改变工作温度。MOSFET气体传感器灵敏度高,但制作工艺比较复杂,成本高。
22 电化学型气体传感器
电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数,市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器,近年来,又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器。可控电位电解式传感器是通过测量电解时流过的电流来检测气体的体积分数,和原电池式不同的是,需要由外界施加特定电压,除了能检测CO,NO,N02,02,S02等气体外,还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器出现得较早,通过测量离子极化电流来检测气体的体积分数已电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。
23固体电解质气体传感器
固体电解质气体传感器是一种以离子导体为电解质的化学电池。20世纪70年代开始,固体电解质气体传感器由于电导率高、灵敏度和选择性好,获得了迅速的发展,现在几乎应用于环保、节能、矿业、汽车工业等各个领域,其产量大、应用广,仅次于金属氧化物半导体气体传感器。近来国外有些学者把固体电解质气体传感器分为下列三类:
1)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子相同的传感器,例如氧气传感器等。
2)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子不相同的传感器,例如用于测量氧气的由固体电解质SrF2H和Pt电极组成的气体传感器。
3)材料中吸附待测气体派生的离子与电解质中的移动离子以及材料中的固定离子都不相同的传感器,例如新开发高质量的C02固体电解质气体传感器是由固体电解质NASICON(Na3Zr2Si2P012)和辅助电极材料Na2CO3-BaC03或Li2C03-CaC03,Li2C03- BaC03组成的。
目前新近开发的高质量固体电解质传感器绝大多数属于第三类。又如:用于测量N02的由固体电解质NaSiCON和辅助电极N02- Li2C03制成的传感器;用于测量H2S的由固体电解质YST-Au-W03制成的传感器;用于测量NH3的由固体电解质NH4-Ca203制成的传感器;用于测量N02的由固体电解质Ag04Na76和电极Ag-Au制成的传感器等。
24接触燃烧式气体传感器
接触燃烧式气体传感器可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式,其工作原理是气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下,可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧,电热丝由于燃烧而生温,从而使其电阻值发生变化。这种传感器对不燃烧气体不敏感,例如在铅丝上涂敷活性催化剂Rh和Pd等制成的传感器,具有广谱特性,即能检测各种可燃气体。这种传感器有时称之为热导性传感器,普遍适用于石油化工厂、造船厂、矿井隧道和浴室厨房的可燃性气体的监测和报警。该传感器在环境温度下非常稳定,并能对处于爆炸下限的绝大多数可燃性气体进行检测。
25光学式气体传感器
光学式气体传感器包括红外吸收型、光谱吸收型、荧光型、光纤化学材料型等,主要以红外吸收型气体分析仪为主,由于不同气体的红外吸收峰不同,通过测量和分析红外吸收峰来检测气体。目前的最新动向是研制开发了流体切换式、流程直接测定式和傅里叶变换式在线红外分析仪。该传感器具有高抗振能力和抗污染能力,与计算机相结合,能连续测试分析气体,具有自动校正、自动运行的功能。光学式气体传感器还包括化学发光式、光纤荧光式和光纤波导式,其主要优点是灵敏度高、可靠性好。
光纤气敏传感器的主要部分是两端涂有活性物质的玻璃光纤。活性物质中含有固定在有机聚合物基质上的荧光染料,当VOC与荧光染料发生作用时,染料极性发生变化,使其荧光发射光谱发生位移。用光脉冲照射传感器时,荧光染料会发射不同频率的光,检测荧光染料发射的光,可识别VOC。
26高分子气体传感器
近年来,国外在高分子气敏材料的研究和开发上有了很大的进展,高分子气敏材料由于具有易 *** 作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点,在毒性气体和食品鲜度等方面的检测具有重要作用。高分子气体传感器根据气敏特性主要可分为下列几种:
l)高分子电阻式气体传感器
该类传感器是通过测量高分子气敏材料的电阻来测量气体的体积分数,目前的材料主要有欧菁聚合物、LB膜、聚毗咯等。其主要优点是制作工艺简单、成本低廉。但这种气体传感器要通过电聚合过程来激活,这既耗费时间,又会引起各批次产品之间的性能差异。
2)浓差电池式气体传感器
浓差电池式气体传感器的工作原理是:气敏材料吸收气体时形成浓差电池,测量输出的电动势就可测量气体体积分数,目前主要有聚乙烯醇-磷酸等材料。
3)声表面波(SAW)式气体传感器SAW气体传感器制作在压电材料的衬底上,一端的表面为输入传感器,另一端为输出传感器。两者之间的区域淀积了能吸附VOC的聚合物膜。被吸附的分子增加了传感器的质量,使得声波在材料表面上的传播速度或频率发生变化,通过测量声波的速度或频率来测量气体体积分数。主要气敏材料有聚异丁烯、氟聚多元醇等,用来测量苯乙烯和甲苯等有机蒸汽。其优势在于选择性高、灵敏度高、在很宽的温度范围内稳定、对湿度响应低和良好的可重复性。SAW传感器输出为准数字信号,因此可简便地与微处理器接口。此外,SAW传感器采用半导体平面工艺,易于将敏感器与相配的电子器件结合在一起,实现微型化、集成化,从而降低测量成本。
4)石英振子式气体传感器
石英振子微秤(QCM)由直径为数微米的石英振动盘和制作在盘两边的电极构成。当振荡信号加在器件上时,器件会在它的特征频率。~30MHz)发生共振。振动盘上淀积了有机聚合物,聚合物吸附气体后,使器件质量增加,从而引起石英振子的共振频率降低,通过测定共振频率的变化来识别气体。
高分子气体传感器,对特定气体分子的灵敏度高、选择性好,结构简单,可在常温下使用,补充其他气体传感器的不足,发展前景良好。
3 加工技术
在传感器技术里,气敏元件的制造工艺很多,但针对气体传感器的特性、材料,主要采用微电子机械技术(MEMT)。
微电子机械技术是以微电子技术和微加工技术为基础的一种新技术,分为体微机械技术、表面微机械技术和X射线深层光刻电铸成型(LIGA)技术。体微机械技术加工对象以体硅单晶为主,加工厚度几十至数百微米,关键技术是腐蚀技术和键合技术,优点是设备和工艺简单,但可靠性差;表面微机械技术利用半导体工艺,如氧化、扩散、光刻、薄膜沉积、牺牲层和剥离等专门技术进行加工,厚度为几微米,优点是与IC工艺兼容性好,但纵向尺寸小,无法满足高深宽比的要求,受高温的影响较大;LIGA技术采用传统的X射线包光,厚光刻胶作掩膜,电铸成型工艺,加工厚度达到数微米至数十微米,可实现重复精度很高的大批量生产。
微电子机械技术是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。
4 发展方向
近年来,由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高,因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用,气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用,理解各类气体传感器的工作原理和作用机理,正确选择各类传感器的敏感材料,灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等,使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。
41新气敏材料与制作工艺的研究开发
对气体传感器材料的研究表明,金属氧化物半导体材料Zn0,SIlo2,Fe203等己趋于成熟化,特别是在C比,C2H5OH,CO等气体检测方面。现在这方面的工作主要有两个方向:一是利用化学修饰改性方法,对现有气体敏感膜材料进行掺杂、改性和表面修饰等处理,
并对成膜工艺进行改进和优化,提高气体传感器的稳定性和选择性;二是研制开发新的气体敏感膜材料,如复合型和混合型半导体气敏材料、高分子气敏材料,使得这些新材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。由于有机高分子敏感材料具有材料丰富、成本低、制膜工艺简单、易于与其它技术兼容、在常温下工作等优点,已成为研究的热点。
42新型气体传感器的研制
沿用传统的作用原理和某些新效应,优先使用晶体材料(硅、石英、陶瓷等),采用先进的加工技术和微结构设计,研制新型传感器及传感器系统,如光波导气体传感器、高分子声表面波和石英谐振式气体传感器的开发与使用,微生物气体传感器和仿生气体传感器的研究。随着新材料、新工艺和新技术的应用,气体传感器的性能更趋完善,使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点。
43气体传感器智能化
随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。

对比传感器技术的发展历史与研究现状可以看出,随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟,传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视当今传感器技术的研究与发展,特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展,已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

由于传感器具有频率响应、阶跃响应等动态特性以及诸如漂移、重复性、精确度、灵敏度、分辨率、线性度等静态特性,所以外界因素的改变与动荡必然会造成传感器自身特性的小稳定,从而给其实际应用造成较大影响这就要求我们针对传感器的工作原理和结构。

在小同场合对传感器规定相应的基本要求,以最大程度优化其性能参数与指标,如高灵敏度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本\宽测量范围\小尺寸\重量轻和高强度等。

同时,根据对国内外传感器技术的研究现状分析以及对传感器各性能参数的理想化要求,现代传感器技术的发展趋势可以从四个方面分析与概括:

一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器;

二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化;

三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化;

四是通过传感器与其它学科的交叉整合,实现无线网络化。

扩展资料:

传感技术发展现状:

无论是国内还是国外,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们。从80年代起才开始重视和投资传感技术的研究开发或列为重点攻关项目,不少先进的成果仍停留在研究实验阶段,转化率比较低。

我国从60年代开始传感技术的研究与开发,经过从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步。

初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。

但从总体上讲,它还不能适应我国经济与科技的迅速发展,我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。

同时,我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成,产品的改进与革新速度慢,生产与应用系统的创新与改进少。

参考资料来源:百度百科-传感器技术

气体传感器
所谓气体传感器是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的仪表。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。在电力工业等生产制造领域,也常用气体传感器定量测量烟气中各组分的浓度,以判断燃烧情况和有害气体的排放量等。在大气环境监测领域,采用气体传感器判定环境污染状况,更是十分普遍。
气体传感器的分类,从检测气体种类上,常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器;从仪表使用方法上,分为便携式和固定式;从获得气体样品的方式上,分为扩散式(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式(是指通过使用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等);从分析气体组分上,分为单一式(仅对特定气体进行检测)和复合式(对多种气体成分进行同时检测);按传感器检测原理,分为热学式、电化学式、磁学式、光学式、半导体式、气相色谱式等。
热学式气体传感器
热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的,其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛(如H2、CO2、SO2、NH3、Ar等)。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精以醚蒸气等。美国RAE Systems公司生产的FGM-3100催化燃烧式可燃气体检测仪,其采样方式为扩散式,检测精度达±2%满量程,响应时间<15s。催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性,对环境温度、湿度影响不敏感,输出信号近线性,且其结构简单,成本低。但其主要不足是精度低,工作温度高(内部温度可达700~800℃),电流功耗大,易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。
电化学式气体传感器
电化学式气体传感器是利用被测气体的电化学活性,将其电化学氧化或还原,从而分辨气体成分,检测气体浓度的。较常见的电化学传感器类型有原电池型(其工作原理类似于燃料电池)、恒定电位电解池型(在电流强制作用下工作,属库仑分析类传感器)等。目前,电化学传感器是检测有毒、有害气体常见和成熟的传感器。其特点是体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到01ppm,寿命较长。不足是易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。霍尼韦尔旗下的英国城市技术公司所生产的用于检测H 2 S的3HH电化学传感器,其测量范围0~50ppm,允许值500ppm,分辨率为01ppm,外形尺寸约为外径42mmX高18mm,其主要交叉干扰源有CO、SO2、NO、NO2、H2等。氧化锆氧量传感器是电化学式成分分析传感器中发展比较晚的一种,开始出现于20世纪60年代,其工作基理是根据浓差电池原理,通过测量待分析气体和参比气体因氧气浓度差异而导致的浓差电动势,来测量待分析气体中的含氧量。由于它具有结构简单、工作可靠、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、安装使用方便等优点,因此发展较快。常应用于硫酸、空气分离、锅炉燃烧等多组分气体的氧量分析以及熔融金属的含氧测定等。
磁学式气体分析传感器
在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量仪表。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。其典型应用场合有化肥生产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。
光学式气体传感器
光学式气体传感技术是起步较晚,但发展快的技术之一。工业中常用的类型有红外线气体分析仪、紫外线分析仪、光电比色式分析仪、化学发光式分析仪、光散射式分析仪等。
红外线式的工作原理是利用被测气体的红外吸收光谱特征或热效应而实现气体浓度测量的,常用光谱范围1~25μm,常用的类型有DIR色散红外线式和NDIR非色散红外线式。日本岛津所生产的SOA-307/307Dx二氧化硫连续分析仪,测量方法是采用单光源双光柱非色散红外线吸收法,即通过向被测气体辐射宽带红外线并用波长选择检测器来选择指定频带,以此来测量SO2特定波长红外线辐射的吸收,其测量范围为小0~100ppm,可达0~1vol%。
常用的紫外线分析仪有不分光紫外线分析仪和紫外荧光式分析仪,前者与红外线吸收原理类似,也是基于实测气体对紫外线选择性地吸收,其吸收特性也遵守比尔定律,所使用的紫外波长范围是200~400nm。后者如紫外荧光式SO2分析仪,是一种干法式分析仪,工作原理是基于SO2分子接受紫外线能量成为激发态的SO2分子,在返回稳态时产生特征荧光,其发出的荧光强度与SO2浓度成正比。紫外荧光式可做到不破坏样品而连续自动测量大气中的SO2含量。其灵敏度可达测量范围的0~2×10 -7 ,稳定性可做到在24h的漂移为满刻度的±2%,重复性达±2%满刻度,且共存的背景气体对测量的影响较小,具有寿命长,维修工作量小的显著优点。
光电比色式是基于比尔定律实现自动光电比色测量的,其适用的分析对象有SO2、NO、碳氢化合物、卤素化合物等。
化学发光式分析仪是利用化学氧化反应伴有的光热生成原理而工作,常用的化学发光式分析仪有臭氧分析仪(利用O3-C2H4产生化学发光反应所放出的光子来测定臭氧)和化学发光式NO X 分析仪(利用O3的强氧化作用,使NO与O3发生化学发光反应来实现测量)。
光散射式分析仪是利用光束与气体中的颗粒相互作用产生散射(前散射、边散射、后散射)来进行气体浊度或不透明度测量的,是环境排放监测中常用的分析仪表之一。
半导体式气体传感器
半导体式气体传感器是根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理)等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。具有结构简单、检测灵敏度高、反应速度快等诸多实用性优点,但其主要不足是测量线性范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。
气相色谱式分析仪
气相色谱式分析仪是基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析仪表。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。
浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。
质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。其中TCD检测器、HCD检测器属于浓度型,FLD检测器、FPD检测器属于质量型。TCD检测器是应用早且广的通用性检测器,具有灵敏度适宜,通用性强,稳定性好、结构简单的特点。FLD检测器对大多数有机化合物具有很高的灵敏度,一般比TCD灵敏度约高3~4个数量级,能检测至ppb级的痕量物质,且响应速度快。HCD检测器是一种具有选择性的高灵敏度检测器,对电负性物质具有非常高的灵敏度,其灵敏度比FID还要高出2~3个数量级。FPD广泛用于SO2 、H2 S等的分析。
总之,气相色谱仪的主要优点是灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。缺点是定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。目前已有采用计算机控制仪表系统的 *** 作和进行数据运算的气相色谱仪,并可进行组分越限报警,还具有自动检查仪表故障等功能。(end)

有温度特性啊,相应恢复特性啊,对不同浓度气体的响应啊,还有对不同气体的区分度啊。最重要的就是响应了,s=Rair/Rgas,响应也就是灵敏度,就是指在空气中传感器的电阻值与在气体中的电阻值的比值。当然,你也可以不算电阻值,计算响应的电流值和电压值是一样的。
半导体纳米气体传感器的响应机理就是材料放在空气中和放在气体中时它的电阻不是一样的,根据这个电阻的变化而导致了该材料对该气体的反应。
希望能帮助你!


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